6.4 结构动力计算
6.4.1 结构动力分析宜采用有限元分析方法进行整体分析。单层建筑物的外墙、屋面板等结构构件可简化为单自由度体系,可采用闭式解法、图解法、数值积分法进行动力分析、计算,图解法、数值积分法见本标准附录A、附录B。
6.4.2 爆炸荷载作用下,受弯、压弯构件的剪切抗力不应低于其弯曲抗力的1.2倍。
6.4.3 爆炸荷载作用下构件的延性比应按下列公式计算:
式中:
μ——构件的延性比;
X
m——构件的弹塑性变形(mm);
X
y——构件的弹性极限变形(mm);
R
u——结构构件的极限抗力(kN),取构件极限弯曲抗力和极限剪切抗力的较小值;
k——构件刚度,根据构件两端支座条件和应变范围按本标准附录C的公式计算。
6.4.4 爆炸荷载作用下构件的支座转角应按下式计算:
6.4.4 爆炸荷载作用下构件的支座转角应按下式计算:
式中:
θ——构件的支座转角(°),支座转角示意图见图6.4.4;
L
0 ——构件的跨度或高度(mm)。
6.4.5 单自由度体系构件进行动力分析时,其等效质量的运动方程可采用下列公式:
式中:
K
Lm——荷载-质量系数;
K
m——质量系数,根据构件两端支座条件和应变范围按本标准附录C取值,对两端简支构件,采用弹塑性动力分析时,应取弹性和塑性数值的平均值;
K
L——荷载系数,根据构件两端支座条件和应变范围按本标准附录C取值,对两端简支构件,采用弹塑性动力分析时,应取弹性和塑性数值的平均值;
m——构件质量(kg);
a——质点运动加速度 (m/s²);
y——质点位移(m);
F
t——不同时间点作用在构件上的力(N)。
6.4.6 单自由度体系构件进行弹塑性动力分析时,其等效质量和自振周期可按下列公式计算:
式中:
M
e——构件的等效质量(kg);
T
N——构件的自振周期(s)。
6.4.7 钢筋混凝土构件和加劲砌体构件采用弹塑性动力分析时,截面惯性矩应计入构件开裂的影响,并应按下列公式计算:
钢筋混凝土构件:
加劲砌体构件:
I
a——构件截面平均惯性矩(mm
4);
I——构件的截面惯性矩(mm
4),忽略钢筋影响;
I
cr——开裂截面惯性矩(mm
4)
b——构件截面宽度(mm);
c——受压区高度(mm);
n——钢筋混凝土构件截面的换算系数;
h
0——构件截面有效高度(mm);
A
s——构件配筋面积(m㎡)
E
s——钢筋弹性模量(N/m㎡);
E
c——混凝土弹性模量(N/m㎡);
h——构件截面高度(mm)。
6.4.8 钢筋混凝土屋面板、外墙等承受平面内剪切、平面外弯曲共同作用的结构构件,其动力计算应符合下列规定:
1 平面内、平面外动力计算应分别进行,且应满足下式要求:
式中:
Δ ci、Δ co——计算的平面内、平面外延性比或支座转角;
Δ ci、Δ co——计算的平面内、平面外延性比或支座转角;
Δ
ai、Δ
ao——平面内,平面外延性比或支座转角的允许值。
2 屋面板、侧墙平面内计算时,板厚或墙厚宜取其实际厚度的一半,两侧有钢筋混凝土构件时应将其作为屋面板或侧墙的翼缘,两侧为钢筋混凝土墙时屋面板的翼缘宽度应按本标准第6.5.7条确定的暗梁高度取值,侧墙的翼墙宽度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定确定。
3 平面内抗剪计算时,不应计入翼缘的作用。
4 侧墙平面内计算时,应计入剪切变形的影响,构件刚度应采用弯、剪共同作用时的等效刚度。
6.4.9 单自由度构件采用闭式解法进行简化动力分析时,构件的延性比可按下列公式迭代计算:
式中:
P——作用在构件上的爆炸荷载(kN);
τ——爆炸荷载有效作用时间与构件自振周期的比值;
T
d——爆炸荷载有效作用时间(s),前墙T
d=t
e,侧墙、屋面T
d=t
r+t
d,后墙T
d=t
rb+t
d。
6.4.10 采用本标准式(6.4.9-1)迭代计算出的构件延性比及根据该延性比按本标准式(6.4.3-1)、式(6.4.4)计算出的支座转角应满足本标准表6.1.3和表6.1.4的要求。本标准表6.1.3中无延性比要求的钢筋混凝土、加劲砌体构件,计算出的延性比不宜小于2.0。
6.4.11 爆炸荷载作用下,除抗爆涂层加劲砌体填充墙以外的结构构件应根据现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003、《混凝土结构设计规范》GB 50010、《钢结构设计标准》GB 50017 进行抗剪承载力验算。同时,钢筋混凝土构件、组合砖砌体构件、配筋砌块砌体构件还应进行直剪承载力验算,验算时的直剪承载力应按下列公式计算:
钢筋混凝土构件:
组合砖砌体、配筋砌块砌体构件:
式中:
V——构件的直剪承载力(kN);
V
m——构件材料提供的直剪承载力(kN),受拉构件和支座转角大于2°的两端刚接构件,取V
m=0;
V
s——弯起钢筋提供的直剪承载力(kN);
f
cd——混凝土的动力抗压强度设计值(N/m㎡),按本标准式(6.2.6-1)计算:
f
vd——加劲砌体的动力抗剪强度设计值(N/m㎡),按本标准式(6.2.6-1)计算;
A
sb——弯起钢筋面积(m㎡);
f
yd——弯起钢筋的动设计应力(N/m㎡),按本标准式(6.2.6-1)计算;
α——弯起钢筋的弯起角度。
6.4.12 爆炸荷载作用下,进行抗剪承载力验算时,构件的剪力设计值应取其最大支座动反力。